WO2000018085A1 - Verfahren und vorrichtung zur akustikkompensation - Google Patents

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WO2000018085A1
WO2000018085A1 PCT/DE1999/001994 DE9901994W WO0018085A1 WO 2000018085 A1 WO2000018085 A1 WO 2000018085A1 DE 9901994 W DE9901994 W DE 9901994W WO 0018085 A1 WO0018085 A1 WO 0018085A1
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acoustic
converter unit
electrical
analog
digital signal
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PCT/DE1999/001994
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Inventor
Ludwig Hofmann
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04M—TELEPHONIC COMMUNICATION
    • H04M1/00—Substation equipment, e.g. for use by subscribers
    • H04M1/60—Substation equipment, e.g. for use by subscribers including speech amplifiers
    • H04M1/6016—Substation equipment, e.g. for use by subscribers including speech amplifiers in the receiver circuit
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R3/00—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R3/002—Damping circuit arrangements for transducers, e.g. motional feedback circuits

Definitions

  • the present invention relates to a method and a
  • Acoustic compensation device which can preferably be used in telephones, mobile telephones, etc.
  • the present invention has been made in view of the foregoing problems, and its object is accordingly to provide a method and an apparatus by means of which acoustic compensation can be achieved with simple and inexpensive means.
  • a method is more specifically according to the invention provided for acoustic compensation, in which a signal generated by digital signal processing digital signal, the output digital signal is converted into an analog signal is output, the converted analog signal to an elec ⁇ trisch / acoustic transducer unit is applied, at least one an analog signal indicating acoustic behavior is detected, the detected analog signal is converted into a digital signal, the converted digital signal is fed back to the digital signal processing and the digital signal to be output is compensated for on the basis of the feedback digital signal.
  • At least one signal indicating an acoustic behavior such as the frequency response, the volume, etc.
  • this returned signal is fed back to the digital signal processing, it is accordingly possible to use this returned signal for acoustic compensation of the signal to be output.
  • the signal to be output is pretreated or changed on the basis of the returned signal in such a way that the signal ultimately received is compensated for in the acoustic behavior and thus good speech quality is achieved.
  • a device for acoustic compensation which has a digital signal processing unit which outputs a digital signal, a digital / analog converter unit which converts the output digital signal into an analog signal, and an electrical / acoustic converter unit to which the converted analog signal is applied , a detection unit that detects at least one signal indicating acoustic behavior, and an analog / digital converter unit that converts the detected analog signal into a digital signal, the converted digital signal being fed back to the digital signal processing unit and the digital signal to be output based on the feedback digital signal is compensated.
  • Figure 1 is a schematic representation of a device for acoustic compensation according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of a device for acoustic compensation according to a second exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 shows a schematic illustration of a device for acoustic compensation according to a third exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of a device for acoustic compensation according to the first exemplary embodiment of the present invention.
  • This device has a signal processing unit 1, a loudspeaker 2, a first analog / digital converter unit 3, a resistor 4 and a digital / analog converter unit 5.
  • An output terminal of the digital signal processing unit 1 is connected to the digital / analog converter unit 5.
  • An output connection of the digital / analog converter unit 5 is connected to a connection of the loudspeaker 2 via the resistor 4. This connection of the loudspeaker 2 is also connected to an input connection of the first analog / digital converter unit 3.
  • an output connection of the first analog / digital converter unit 3 is connected to an input connection of the digital signal processing unit 1.
  • a digital signal generated by the digital signal processing unit 1 is output to the loudspeaker 2 via the digital / analog converter unit 5.
  • the resistor 4 is furthermore provided between the output connection of the digital / analog converter 5 and a connection of the loudspeaker 2.
  • the impedance of the loudspeaker 2 can be approximately determined according to this first exemplary embodiment of the present invention. This is achieved in that an analog signal corresponding to the voltage drop across the resistor 4 is converted into a digital signal by the first analog / digital converter unit 3 and this digital signal is fed to the digital signal processing unit 1, which ultimately forms a kind of feedback.
  • the voltage drop across the resistor is used to to determine the impedance of the speaker 2. This can be done, for example, using the following equation.
  • Z LS denotes the impedance of the loudspeaker 2 to be determined
  • U G denotes the total voltage across the resistor 4 and the loudspeaker 2
  • U Rv denotes the detected voltage drop across the resistor 4
  • R v denotes the resistance value of the resistor 4.
  • the acoustic behavior of the loudspeaker 2 such as the frequency response of the loudspeaker 2 can also be inferred.
  • the first embodiment of the present invention thus provides a well-integratable building a Vorrich ⁇ tung to Akustikompensation, further is very cheap, since a required anyway usually digital signal processing unit 1 is used for acoustic compensation.
  • Fig. 2 shows a schematic representation of a device for acoustic compensation according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 components that have the same or a corresponding mode of operation as components used in FIG. 1 are identified by the same reference numerals.
  • the device has a digital signal processing unit 1, a loudspeaker 2, a digital / analog converter unit 5, a microphone 6 and a second analog / digital converter unit 7.
  • An output terminal of the digital signal processing unit 1 is connected to the digital / analog converter unit 5.
  • An output terminal of the digital / analog converter unit 5 is connected to a terminal of the speaker 2.
  • a connection of the microphone 6 is connected to an input connection of the second analog / digital converter unit 7.
  • an output connection of the second analog / digital converter unit 7 is connected to an input connection of the digital signal processing unit 1.
  • a digital signal generated by the digital signal processing unit 1 is output to the loudspeaker 2 via the digital / analog converter unit 5.
  • the microphone 6 is also connected via the second analog / digital converter unit 7 to an input connection of the digital signal processing unit 1.
  • the impedance of the speaker 2 can be approximately determined. This is achieved in that an analog signal corresponding to the voltage drop across the loudspeaker 2 is converted into a digital signal by the second analog / digital converter unit 7 and this digital signal is fed to the digital signal processing unit 1, which ultimately forms a kind of feedback.
  • an analog signal generated by crosstalk between the loudspeaker 2 and the microphone 6 is detected and converted by the second analog / digital converter unit 7 into a digital signal, which is further input into the digital signal processing unit 1.
  • This detected analog signal reflects the frequency response of the loudspeaker 2, since it corresponds to the signal emitted by the loudspeaker 2 multiplied by a coupling factor.
  • the digital signal processing unit 1 can be used to draw conclusions about the impedance of the loudspeaker 2 from this signal.
  • the processing performed in the digital signal processing unit 1 is similar to that previously described with respect to the first embodiment of the present invention, so that a detailed explanation is omitted from her at this point.
  • Z LS denotes the impedance of the
  • Loudspeaker 2 U U denotes a voltage generated by the crosstalk, k denotes a respective coupling factor and I denotes a measured current flowing through the loudspeaker 2.
  • the coupling factor can be set to an appropriate value, for example, or can be estimated.
  • the second embodiment of the present invention can be used to compensate for the frequency response of the microphone 6.
  • FIG. 3 shows a schematic illustration of a device for acoustic compensation according to the third exemplary embodiment of the present invention.
  • Fig. 3 are components that the same or a corresponding have the same functionality as in Fig. 1 and Fig. 2 used components, designated by the same reference numerals.
  • the device has a digital signal processing unit 1, a loudspeaker 2, a first analog / digital converter unit 3, a resistor 4, a digital / analog converter unit 5, a microphone 6 and a second analog / digital converter unit 7.
  • this third embodiment of the present invention is a combination of the previously described first and second embodiments of the present invention.
  • An output terminal of the digital signal processing unit 1 is connected to the digital / analog converter unit 5.
  • An output connection of the digital / analog converter unit 5 is connected to a connection of the loudspeaker 2 via the resistor 4. This connection of the loudspeaker 2 is also connected to the first analog / digital converter unit 3.
  • An output terminal of the first analog / digital converter unit 3 is connected to a first input terminal of the digital signal processing unit 1.
  • a connection of the microphone 6 is connected to an input connection of the second analog / digital converter unit 7.
  • an output connection of the second analog / digital converter unit 7 is connected to a second input connection of the digital signal processing unit 1.
  • the frequency response of the speaker 2 compensates. Since the impedance and the frequency response of the loudspeaker 2 are then known, the frequency response of the microphone 6 can continue to be compensated for in a subsequent step, as already mentioned in the second exemplary embodiment of the present invention.
  • the coupling factor can be determined according to the following equation.
  • k denotes the coupling coefficient
  • U denotes the uer generated by the crosstalk voltage
  • U G denotes the total measured voltage across the resistor 4 and the loudspeaker 2 and designated U Rv the measured voltage across the resistor. 4
  • This coupling factor determined in this way can then be used advantageously if it is desired.
  • At least one signal corresponding to an acoustic behavior is detected and fed back to the digital signal processing unit.
  • the digital signal processing unit then carries out the desired processing to compensate for the respective acoustic behavior.
  • the present invention has been explained on the basis of different devices for acoustic compensation.
  • the present invention can also be carried out as a method which, as method steps, has the above-mentioned modes of operation of the different devices.
  • a major advantage of the present invention is, above all, that free capacity of a digital signal processing unit, such as a digital signal processor, which is generally required anyway, is used to carry out the necessary compensation. As a result, only a few additional components, such as the converter units, etc., are required, which makes the present invention cheap and simple in construction.
  • the present invention is not only applicable to telephones, mobile telephones, etc., but can also be applied to any system in which an electrical / acoustic transducer and an acoustic / electrical transducer are provided, such as game is the case with today's multimedia computers with a microphone and speakers.

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Abstract

Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung offenbart, bei denen ein mittels digitaler Signalverarbeitung erzeugtes digitales Signal ausgegeben wird, das ausgegebene digitale Signal in ein analoges Signal gewandelt wird, das gewandelte analoge Signal an eine elektrisch/akustische Wandlereinheit angelegt wird, mindestens ein ein akustisches Verhalten anzeigendes analoges Signal erfaßt wird, das erfaßte analoge Signal in ein digitales Signal gewandelt wird, das gewandelte digitale Signal zu der digitalen Signalverarbeitung rückgekoppelt wird und das auszugebende digitale Signal anhand des rückgekoppelten digitalen Signals kompensiert wird.

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zur Akustikkompensation
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine
Vorrichtung zur Akustikkompensation, die vorzugsweise bei Telefonen, Mobilfunktelefonen, usw. verwendbar sind.
Ein wesentliches Problem bei Telefonen, egal ob mobil, beweg- lieh oder fest, ist, daß eine diese Telefone verwendende Person eine gute Sprachqualität erwartet.
Bei bisherigen Telefonen und Mobilfunktelefonen ist dieses Problem dadurch gelöst worden, daß für die Qualität der Aku- stik ein verhältnismäßig hoher Aufwand betrieben worden ist. Genauer gesagt sind zum Erreichen eines guten Frequenzgangs zum Beispiel verhältnismäßig teure Hörkapseln verwendet worden und definierte Leckringe in das Gehäuse eingefügt worden. Dies hat zur Folge, daß die mechanische Montage dadurch ver- hältnismäßig aufwendig ist. Um ferner eine Brummeinstrahlung zu unterdrücken, ist ein hoher Abschirmungs- und Entkopplungsaufwand erforderlich.
Aufgrund der vorhergehend beschriebenen Maßnahmen ist es bis- her notwendig, teure und/oder aufwendige Maßnahmen zu betreiben, um eine gute Sprachqualität zu erzielen.
Die vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf die vorhergehenden Probleme geschaffen worden und ihre Aufgabe besteht demgemäß darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mittels denen eine Akustikkompensation mit einfachen und billigen Mitteln erzielt werden kann.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens anhand der in Anspruch 1 und hinsichtlich der Vorrichtung anhand der in Anspruch 13 angegebenen Maßnahmen gelöst. Genauer gesagt wird erfindungsgemäß ein Verfahren zur Akustikkompensation geschaffen, bei dem ein mittels digitaler Signalverarbeitung erzeugtes digitales Signal ausgegeben wird, das ausgegebene digitale Signal in ein analoges Signal gewandelt wird, das gewandelte analoge Signal an eine elek¬ trisch/akustische Wandlereinheit angelegt wird, mindestens ein ein akustisches Verhalten anzeigendes analoges Signal erfaßt wird, das erfaßte analoge Signal in ein digitales Signal gewandelt wird, das gewandelte digitale Signal zu der digita- len Signalverarbeitung rückgekoppelt wird und das auszugebende digitale Signal anhand des rückgekoppelten digitalen Signals kompensiert wird.
Dadurch, daß mindestens ein ein akustisches Verhalten, wie zum Beispiel den Frequenzgang, die Lautstärke, usw., anzeigendes Signal zu der digitalen Signalverarbeitung zurückgeführt wird, besteht demgemäß die Möglichkeit, dieses zurückgeführte Signal zur Akustikkompensation des auszugebenden Signals zu verwenden. Das heißt, anhand des zurückgeführten Signals wird das auszugebende Signal derart vorbehandelt bzw. verändert, daß das letztlich erhaltene Signal im akustischen Verhalten kompensiert wird und somit eine gute Sprachqualität erzielt wird.
Ferner wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung zur Akustikkompensation geschaffen, die eine digitale Signalverarbeitungseinheit, die ein digitales Signal ausgibt, eine Digital/Analogwandlereinheit, die das ausgegebene digitale Signal in ein analoges Signal wandelt, eine elektrisch/akustische Wandlereinheit, an die das gewandelte analoge Signal angelegt wird, eine Erfassungseinheit, die mindestens ein ein akustisches Verhalten anzeigendes Signal erfaßt, und eine Analog/Digitalwandlereinheit aufweist, die das erfaßte analoge Signal in ein digitales Signal wandelt, wobei das gewandelte digitale Signal zu der digitalen Signalverarbeitungseinheit rückgekoppelt wird und das auszugebende digitale Signal anhand des rückgekoppelten digitalen Signals kompensiert wird. Auch mit dieser Vorrichtung werden die zuvor bezüglich des Verfahrens beschriebenen Vorteile erzielt.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand von Ausfüh- rungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeich- nung näher erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Akustikkompensation gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Akustikkompensation gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Akustikkompensation gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Es ist anzumerken, daß durchgängig durch die Erläuterung der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung gleiche oder entsprechende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.
Es folgt die Beschreibung eines ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Akustikompensation gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Diese Vorrichtung weist eine Signalverarbeitungseinheit 1, einen Lautsprecher 2, eine erste Analog/Digitalwandlereinheit 3, einen Widerstand 4 und eine Digital/Analogwandlereinheit 5 auf.
Ein Ausgangsanschluß der digitalen Signalverarbeitungseinheit 1 ist mit der Digital/Analogwandlereinheit 5 verbunden. Ein Ausgangsanschluß der Digital/Ananlogwandlereinheit 5 ist über den Widerstand 4 mit einem Anschluß des Lautsprechers 2 ver- bunden. Dieser Anschluß des Lautsprechers 2 ist weiterhin mit einem Eingangsanschluß der ersten Analog/Digitalwandlereinheit 3 verbunden. Schließlich ist ein Ausgangsanschluß der ersten Analog/Digitalwandlereinheit 3 mit einem Eingangsanschluß der digitalen Signalverarbeitungseinheit 1 verbunden.
Die Funktionsweise der Vorrichtung zur Akustikkompensation mit dem zuvor beschriebenen Aufbau wird nachstehend detaillierter beschrieben.
Es wird ein von der digitalen Signalverarbeitungseinheit 1 erzeugtes digitales Signal über die Digital/Analogwandlereinheit 5 zu dem Lautsprecher 2 ausgegeben. Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist weiterhin der Widerstand 4 zwischen dem Ausgangsanschluß des Digi- tal/Analogwandlers 5 und einem Anschluß des Lautsprechers 2 vorgesehen.
Aus diesem Grund kann gemäß diesem ersten Auführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die Impedanz des Lautsprechers 2 näherungsweise ermittelt werden. Dies wird dadurch erzielt, daß ein dem Spannungsabfall über dem Widerstand 4 entsprechendes analoges Signal von der ersten Analog/Digitalwandlereinheit 3 in ein digitales Signal gewandelt wird und dieses digitale Signal der digitalen Signalverarbeitungseinheit 1 zugeführt wird, was letztlich eine Art Rückkopplung bildet.
Der Spannungsabfall über dem Widerstand wir dazu verwendet, die Impedanz des Lautsprechers 2 zu ermitteln. Dies kann zum Beispiel anhand der folgenden Gleichung durchgeführt werden.
Figure imgf000007_0001
Dabei bezeichnet in dieser Gleichung ZLS die zu ermittelnde Impedanz des Lautsprechers 2, bezeichnet UG die Gesamtspannung über dem Widerstand 4 und dem Lautsprecher 2, bezeichnet URv den erfaßten Spannungsabfall über dem Widerstand 4 und bezeichnet Rv den Widerstandswert des Widerstands 4.
Aus der somit berechneten Impedanz ZLS des Lautsprechers 2 kann weiterhin auf das akustische Verhalten des Lautsprechers 2, wie zum Beispiel den Frequenzgang des Lautsprechers 2, ge- schlössen werden.
Es ist anzumerken, daß die vorhergehend genannten Berechungen und Folgerungen in der digitalen Signalverarbeitungseinheit 1 durchgeführt werden.
Anhand des somit ermittelten akustischen Verhaltens des Lautsprechers 2 ist es weiterhin möglich, über einen Algorithmus oder eine Funktionstabelle in der digitalen Signalverarbeitungseinheit 1 vorhandene Filter derart einzustellen, daß zum Beispiel ein erwünschter Frequenzgang oder eine erwünschte Lautstärke angenähert wird.
Weiterhin besteht die Möglichkeit, in dem Lautsprecher 2 oder in den Leitungen zum Lautsprecher 2 auftretende periodische Störungen derart zu beseitigen, daß mittels einer Korrelation deren Form und Periode ermittelt wird und über ein adaptives Filter ein vorverzerrtes Lautsprechersignal erzeugt wird. Dieses vorverzerrte Lautsprechersignal wird dabei derart festgelegt, daß in dem letztlich abgestrahlten Lautsprecher- signal keine Störung mehr vorhanden ist. Schließlich kann gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ebenso zum Beispiel eine Kompensation bezüglich eines Klirrfaktos, Oberwellen oder einer Nichtline- arität durchgeführt werden.
Das erste Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung schafft somit einen gut integrierbaren Aufbau einer Vorrich¬ tung zur Akustikompensation, der weiterhin ausgesprochen billig ist, da eine im Regelfall ohnehin erforderliche digitale Signalverarbeitungseinheit 1 zur Akustikkompensation verwendet wird.
Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Akustikkompensation gemäß dem zweiten Ausfü rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
In Fig. 2 sind Bauteile, die die gleiche oder eine entsprechende Funktionsweise wie in Fig. 1 verwendete Bauteile aufweisen, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Genauer gesagt weist die Vorrichtung eine digitale Signalver- arbeitungseinheit 1, einen Lautsprecher 2, eine Digital/Analogwandlereinheit 5, ein Mikrofon 6 und eine zweite Analog/Digitalwandlereinheit 7 auf.
Ein Ausgangsanschluß der digitalen Signalverarbeitungseinheit 1 ist mit der Digital/Analogwandlereinheit 5 verbunden. Ein Ausgangsanschluß der Digital/Ananlogwandlereinheit 5 ist mit einem Anschluß des Lautsprechers 2 verbunden. Ein Anschluß des Mikrofons 6 ist mit einem Eingangsanschluß der zweiten Analog/Digitalwandlereinheit 7 verbunden. Schließlich ist ein Ausgangsanschluß der zweiten Analog/Digitalwandlereinheit 7 mit einem Eingangsanschluß der digitalen Signalverarbeitungseinheit 1 verbunden. Die Funktionsweise der Vorrichtung zur Akustikkompensation mit dem zuvor beschriebenen Aufbau wird nachstehend detail¬ lierter beschrieben.
Es wird ein von der digitalen Signalverarbeitungseinheit 1 erzeugtes digitales Signal über die Digital/Analogwandlereinheit 5 zu dem Lautsprecher 2 ausgegeben. Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist weiterhin das Mikrofon 6 über die zweite Analog/Digitalwandlereinheit 7 mit einem Eingangsanschluß der digitalen Signalverarbeitungseinheit 1 verbunden.
Aus diesem Grund kann gemäß diesem zweiten Auführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die Impedanz des Lautsprechers 2 näherungsweise ermittelt werden. Dies wird dadurch erzielt, daß ein dem Spannungsabfall über dem Lautsprecher 2 entsprechendes analoges Signal von der zweiten Analog/Digitalwandlereinheit 7 in ein digitales Signal gewandelt wird und die- ses digitale Signal der digitalen Signalverarbeitungseinheit 1 zugeführt wird, was letztlich eine Art Rückkopplung bildet.
Genauer gesagt wird ein durch Übersprechen zwischen dem Lautsprecher 2 und dem Mikrofon 6 erzeugtes analoges Signal er- faßt und von der zweiten Analog/Digitalwandlereinheit 7 in ein digitales Signal gewandelt, welches weiterhin in die digitale Signalverarbeitungseinheit 1 eingegeben wird.
Dieses erfaßte analoge Signal spiegelt dabei den Frequenzgang des Lautsprechers 2 wider, da es dem von dem Lautsprecher 2 abgestrahlten Signal multipliziert mit einem Koppelfaktor entspricht. Aus diesem Signal kann von der digitalen Signalverarbeitungseinheit 1 auf die Impedanz des Lautsprechers 2 geschlossen werden. Die in der digitalen Signalverarbeitungs- einheit 1 durchgeführte Verarbeitung ist ähnlich der zuvor bezüglich des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung beschriebenen, so daß eine detaillierte Erläuterung von ihr an dieser Stelle weggelassen wird.
Es sei hier lediglich darauf verwiesen, daß die Impedanz und somit der Frequenzgang anders als bei dem ersten Ausführungs- beispiel der vorliegenden Erfindung zum Beispiel anhand der nachfolgenden Gleichung ermittelt werden kann.
„ _ über
LS k-I
Dabei bezeichnet in dieser Gleichung ZLS die Impedanz des
Lautsprechers 2, bezeichnet UUber eine durch das Übersprechen erzeugte Spannung, bezeichnet k einen jeweiligen Koppelfaktor und bezeichnet I einen durch den Lautsprecher 2 fließenden gemessenen Strom. Der Koppelfaktor kann dabei zum Beispiel auf einen zweckmäßigen Wert festgelegt werden oder kann geschätzt werden.
Wenn bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung jedoch der Frequenzgang des Lautsprechers 2 bekannt ist, kann das zweite Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dazu verwendet werden, den Frequenzgang des Mikrofons 6 zu kompensieren.
Auch bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung werden die bereits bezüglich des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung erwähnten Vorteile erzielt.
Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines dritten Ausfüh- rungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Akustikkompensation gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
In Fig. 3 sind Bauteile, die die gleiche oder eine entspre- chende Funktionsweise wie in Fig. 1 und Fig. 2 verwendete Bauteile aufweisen, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Genauer gesagt weist die Vorrichtung eine digitale Signalverarbeitungseinheit 1, einen Lautsprecher 2, eine erste Analog/Digitalwandlereinheit 3, einen Widerstand 4, eine Digital/Analogwandlereinheit 5, ein Mikrofon 6 und eine zweite Analog/Digitalwandlereinheit 7 auf.
Das heißt, dieses dritte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine Kombination der vorhergehend beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung.
Ein Ausgangsanschluß der digitalen Signalverarbeitungseinheit 1 ist mit der Digital/Analogwandlereinheit 5 verbunden. Ein Ausgangsanschluß der Digital/Ananlogwandlereinheit 5 ist über den Widerstand 4 mit einem Anschluß des Lautsprechers 2 ver- bunden. Dieser Anschluß des Lautsprechers 2 ist weiterhin mit der ersten Analog/Digitalwandlereinheit 3 verbunden. Ein Ausgangsanschluß der ersten Analog/Digitalwandlereinheit 3 ist mit einem ersten Eingangsanschluß der digitalen Signalverarbeitungseinheit 1 verbunden. Ein Anschluß des Mikrofons 6 ist mit einem Eingangsanschluß der zweiten Analog/Digitalwandlereinheit 7 verbunden. Schließlich ist ein Ausgangsanschluß der zweiten Analog/Digitalwandlereinheit 7 mit einem zweiten Eingangsanschluß der digitalen Signalverarbeitungseinheit 1 verbunden.
Die Funktionsweise der Vorrichtung zur Akustikkompensation mit dem zuvor beschriebenen Aufbau wird nachstehend detaillierter beschrieben.
Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung können die Funktionsweisen und die damit erzielten Vorteile der ersten und zweiten Ausführungsbeispiele der vorlie- genden Erfindung miteinander kombiniert werden.
So besteht die Möglichkeit, sowohl einen Frequenzgang des Lautsprechers 2 als auch einen Frequenzgang des Mikrofons 6 wie folgt zu kompensieren. Zuerst wird, wie in dem ersten
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, der Frequenzgang des Lautsprechers 2 kompensiert. Da daraufhin die Impedanz und der Frequenzgang des Lautsprechers 2 bekannt sind, kann in einem nachfolgenden Schritt, wie bei dem zweiten Aus- führungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bereits angesprochen, weiterhin der Frequenzgang des Mikrofons 6 kompensiert werden.
Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin- düng besteht zum Beispiel ebenso die Möglichkeit, einen vorliegenden Koppelfaktor zu bestimmen, da einerseits die durch das Übersprechen erzeugte Spannung erfaßt wird, die dem von dem Lautsprecher 2 abgestrahlten Signal multipliziert mit dem Koppelfaktor entspricht, und andererseits die Spannung am Wi- derstand 4 erfaßt wird, die der Gesamtspannung über dem Widerstand 4 und dem Lautsprecher 2 minus der Spannung am Lautsprecher 2 entspricht. Das heißt, der Koppelfaktor kann gemäß der nachfolgenden Gleichung bestimmt werden.
über UG"URV
Dabei bezeichnet k den Koppelfaktor, bezeichnet Uuer die durch das Übersprechen erzeugte Spannung, bezeichnet UG die gemessene GesamtSpannung über dem Widerstand 4 und dem Laut- Sprecher 2 und bezeichnet URv die gemessene Spannung über dem Widerstand 4.
Dieser somit ermittelte Koppelfaktors kann dann vorteilhaft verwendet werden, wenn es erwünscht ist.
Nachstehend erfolgt die Beschreibung von Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung.
In der vorhergehenden Beschreibung ist im wesentlichen davon ausgegangen worden, daß mit der vorliegenden Erfindung der Frequenzgang verbessert wird. Es ist jedoch auch möglich, mit der vorliegenden Erfindung Nichtlinearitäten, Brummstörungen und andere systematische Fehler im Lautsprecher und/oder Mikrofon zu kompensieren. Demgemäß besteht die Möglichkeit, anhand des Kompensierens bestimmter Größen die Sprachqualität zu verbessern.
Für die vorliegende Erfindung ist es dabei lediglich erforderlich, daß mindestens ein einem akustischen Verhalten entsprechendes Signal erfaßt wird und zu der digitalen Signal- Verarbeitungseinheit rückgekoppelt wird. Die digitale Signalverarbeitungseinheit führt daraufhin die erwünschte Verarbeitung zur Kompensation des jeweiligen akustischen Verhaltens durch.
Im vorhergehenden Verlauf ist die vorliegende Erfindung anhand unterschiedlicher Vorrichtungen zur Akustikkompensation erläutert worden. Es sei jedoch darauf verwiesen, daß die vorliegende Erfindung ebenso als Verfahren ausgeführt werden kann, welches als Verfahrensschritte die vorgehend genannten Wirkungsweisen der unterschiedlichen Vorrichtungen aufweist.
Ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht vor allem darin, daß eine freie Kapazität einer in der Regel ohnehin erforderlichen digitalen Signalverarbeitungseinheit, wie zum Beispiel eines digitalen Signalprozessors, verwendet wird, um die erforderliche Kompensation durchzuführen. Dadurch sind nur wenige zusätzliche Bauteile, wie die Wandlereinheiten, usw., erforderlich, was die vorliegende Erfindung billig und im Aufbau einfach macht.
Es sei darauf verwiesen, daß gemäß der vorliegenden Erfindung auch andere physikalische Größen als die zuvor beschriebenen kompensiert, eingestellt oder geregelt werden können, solange sich diese physikalische Größen aus den erfaßten und bekannten Werten bestimmen oder annähern lassen.
Weiterhin ist die vorliegende Erfindung nicht nur bei Telefonen, Mobilfunktelefonen, usw. anwendbar, sondern diese kann ebenso bei jedem beliebigen System angewendet werden, bei dem ein elektrisch/akustischer Wandler und ein aku- stisch/elekrischer Wandler vorgesehen sind, wie dies zum Bei- spiel bei heutigen Multmedia-Computern mit Mikrofon und Lautsprechern der Fall ist.
Bezüglich noch weiterer, nicht näher erläuterter Wirkungen, und Vorteile der vorliegenden Erfindung wird ausdrücklich auf die Offenbarung der Figuren verwiesen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Akustikkompensation, das die folgenden Schritte aufweist: Ausgeben eines mittels digitaler Signalverarbeitung erzeugten digitalen Signals;
Wandeln des ausgegebenen digitalen Signals in ein analoges Signal; Anlegen des gewandelten analogen Signals an eine elek- trisch/akustische Wandlereinheit (2) ;
Erfassen mindestens eines ein akustisches Verhalten anzeigenden analogen Signals;
Wandeln des erfaßten analogen Signals in ein digitales Signal; Rückkoppeln des gewandelten digitalen Signals zu der digitalen Signalverarbeitung; und
Kompensieren des auszugebenden digitalen Signals anhand des rückgekoppelten digitalen Signals.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Erfassen des mindestens einen ein akustisches Verhalten anzeigenden analogen Signals mittels eines Widerstands (4) durchgeführt wird, der sich vor der elektrisch/akustischen Wandlereinheit (2) befindet.
3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Impedanz der elektrisch/akustischen Wandlereinheit (2) anhand des Spannungsabfalls über dem Widerstand (4) , dem Widerstandswert des Widerstands (4) und der über dem Widerstand (4) und der elek- trisch/akustischen Wandlereinheit (2) abfallenden Gesamtspannung ermittelt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Erfassen des mindestens einen ein akustisches Verhalten anzeigenden analo- gen Signals mittels einer akustisch/elektrischen Wandlereinheit (6) durchgeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die Impedanz der elektrisch/akustischen Wandlereinheit (2) anhand einer durch Übersprechen zwischen der elektrisch/akustischen Wandlereinheit (2) und der akustisch/elektrischen Wandlereinheit (6) erzeugten Spannung, eines Koppelfaktors dieser Spannung zu der Ausgangsspannung der elektrisch/akustischen Wandlereinheit (2) und eines durch die elektrisch/akustische Wandlereinheit (2) fließenden Stroms ermittelt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 3 oder 5, bei dem der Frequenzgang der elektrisch/akustischen Wandlereinheit (2) mittels der Impedanz der elektrisch/akustischen Wandlereinheit (2) ermittelt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das Erfassen des mindestens einen ein akustisches Verhalten anzeigenden analogen Signals zusätzlich mittels einer akustisch/elektrischen Wandlereinheit (6) durchgeführt wird
8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Impedanz der elektrisch/akustischen Wandlereinheit (2) anhand des Spannungsabfalls über dem Widerstand (4), dem Widerstandswert des Widerstands (4) und der über dem Widerstand (4) und der elektrisch/akustischen Wandlereinheit (2) abfallenden Gesamtspan- nung ermittelt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, bei dem das akustische Verhalten der akustisch/elektrischen Wandlereinheit (6) nach einem Kompensieren der elektrisch/akustischen Wandlereinheit (2) kompensiert wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei dem der Frequenzgang der elektrisch/akustischen Wandlereinheit (2) mittels der Impedanz der elektrisch/akustischen Wandlerein- heit (2) ermittelt wird und anschließend anhand der vorhergehend ermittelten Daten der Frequenzgang der akustisch/elektrischen Wandlereinheit (6) kompensiert wird.
11. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem als akustisches Ver¬ halten periodische Störungen in der elektrisch/akustischen Wandlereinheit (2) und/oder in den Leitungen, Nichtlinearitä- ten, Brummstörungen und/oder andere systematische Fehler kompensiert werden.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß über einen Algorithmus oder eine Funktionstabelle bei der digitalen Signalverarbeitung vorhandene Filter derart eingestellt werden, daß das akustische Verhalten kompensiert wird.
13. Vorrichtung zur Akustikkompensation, die aufweist: eine digitale Signalverarbeitungseinheit (1), die ein digitales Signal ausgibt; eine Digital/Analogwandlereinheit (5) , die das ausgegebene digitale Signal in ein analoges Signal wandelt; eine elektrisch/akustische Wandlereinheit (2), an die das ge- wandelte analoge Signal angelegt wird; eine Erfassungseinheit (4; 6), die mindestens ein ein akustisches Verhalten anzeigendes Signal erfaßt; eine Analog/Digitalwandlereinheit (3; 7), die das erfaßte analoge Signal in ein digitales Signal wandelt, wobei das gewandelte digitale Signal zu der digitalen Signalverarbeitungseinheit (1) rückgekoppelt wird, und das auszugebende digitale Signal anhand des rückgekoppelten digitalen Signals kompensiert wird.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, bei der ein Ausgangsanschluß der digitalen Signalverarbeitungseinheit (1) mit der Digital/Analogwandlereinheit (5) verbunden ist, ein Ausgangsanschluß der Digital/Ananlogwandlereinheit (5) über einen als Erfassungseinheit dienenden Widerstand (4) mit einem Anschluß der elektrisch/akustischen Wandlereinheit (2) verbunden, dieser Anschluß der elektrisch/akustischen Wandlereinheit (2) mit einem Eingangsanschluß der Analog/Digitalwandlereinheit (3) verbunden ist und ein Ausgangsanschluß der Analog/Digitalwandlereinheit (3) mit einem Eingangsanschluß der digitalen Signalverarbeitungseinheit (1) verbunden ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13, bei der ein Ausgangsanschluß der digitalen Signalverarbeitungseinheit (1) mit der Digital/Analogwandlereinheit (5) verbunden ist, ein Ausgangsanschluß der Digital/Analogwandlereinheit (5) mit einem Anschluß der elektrisch/akustischen Wandlereinheit (2) verbun- den ist, ein Anschluß einer als Erfassungseinheit dienenden akustisch/elektrischen Wandlereinheit (6) mit einem Eingangsanschluß einer zweiten Analog/Digitalwandlereinheit (7) verbunden ist und ein Ausgangsanschluß der zweiten Analog/Digitalwandlereinheit (7) mit einem Eingangsanschluß der digita- len Signalverarbeitungseinheit (1) verbunden ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 13, bei der ein Ausgangsanschluß der digitalen Signalverarbeitungseinheit (1) mit der Digital/Analogwandlereinheit (5) verbunden ist, ein Ausgangs- anschluß der Digital/Ananlogwandlereinheit (5) über einen zu der Erfassungseinheit gehörigen Widerstand (4) mit einem Anschluß der elektrisch/akustischen Wandlereinheit (2) verbunden ist, dieser Anschluß der elektrisch/akustischen Wandlereinheit (2) weiterhin mit der Analog/Digitalwandlereinheit (5) verbunden ist, ein Ausgangsanschluß der Analog/Digitalwandlereinheit (5) mit einem ersten Eingangsanschluß der digitalen Signalverarbeitungseinheit (1) verbunden ist, ein Anschluß einer zu der Erfassungseinheit gehörigen akustisch/elektrischen Wandlereinheit (6) mit einem Eingangsan- schluß einer zweiten Analog/Digitalwandlereinheit (7) verbunden ist und ein Ausgangsanschluß der zweiten Analog/Digitalwandlereinheit (7) mit einem zweiten Eingangsanschluß der digitalen Signalverarbeitungseinheit (1) verbunden ist.
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